適合單片機(jī)裸機(jī)的開源軟件框架:Zorb

作者 |Github -?54zorb ? ? ? ? ?

很多時(shí)候，做單片機(jī)項(xiàng)目，會(huì)因?yàn)樾阅芎蛢?nèi)存資源的限制，沒辦法運(yùn)行一些“大型”的通用框架，這個(gè)時(shí)候，一些輕量級的軟件框架有顯得尤為重要了。 ? 這里就給大家分享一款一款適合單片機(jī)裸機(jī)的開源軟件框架:Zorb

Zorb簡介

Zorb Framework是一個(gè)基于面向?qū)ο蟮乃枷雭泶罱ㄒ粋€(gè)輕量級的嵌入式框架。

搭建Zorb Framework的目的是為在不能運(yùn)行Linux的芯片上快速開發(fā)應(yīng)用，不用反復(fù)造輪子。

Zorb Framework的初步設(shè)計(jì)功能有：

1、時(shí)間系統(tǒng)功能zf_time

2、環(huán)形緩沖區(qū)功能zf_buffer

3、列表功能zf_list

4、狀態(tài)機(jī)功能zf_fsm

5、事件功能zf_event

6、定時(shí)器功能zf_timer

7、任務(wù)功能zf_task

前6個(gè)功能，就可以實(shí)現(xiàn)純事件驅(qū)動(dòng)的程序，基本可以滿足中小型嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)的需求。加上任務(wù)功能，是為了滿足部分程序?qū)?shí)時(shí)性要求較高的需求。

當(dāng)然，也可以將前6個(gè)功能裁剪出來，然后運(yùn)行在現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)上面，這樣子也可以滿足實(shí)時(shí)性的需求。

環(huán)境搭建

采用STM32F429開發(fā)板作為硬件運(yùn)行環(huán)境，硬件資源用到串口1和systick，其中串口1提供調(diào)試打印功能，systick提供系統(tǒng)時(shí)間計(jì)數(shù)功能。

關(guān)于硬件環(huán)境的搭建不多說，可以參照開發(fā)板提供的例程來搭建，板級初始化完成了調(diào)試串口和systick的初始化。

/******************************************************************************
?*?描述??：硬件環(huán)境初始化
?*?參數(shù)??：無
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?BSP_init(void)
{
????/*?嵌套向量中斷控制器組選擇?*/
????NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

????/*?初始化調(diào)試串口?*/
????Debug_USART_init();

????/*?Systick初始化?*/
????SystemTick_init();
}

/******************************************************************************
?*?描述??：硬件底層程序
?*?參數(shù)??：無
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?BSP_process(void)
{

}

調(diào)試

開發(fā)一個(gè)程序，最開始也最重要的是搭建調(diào)試的環(huán)境，我們采用串口1作為調(diào)試輸出（printf映射），然后調(diào)試信息分為三個(gè)等級，后續(xù)上位機(jī)可以根據(jù)不同等級進(jìn)行高亮提示：

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_debug.h
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???調(diào)試輸出的頭文件
??*****************************************************************************
??*?@history
??*
??*?1.?Date:2018-06-28
??*????Author:Zorb
??*????Modification:建立文件
??*
??*****************************************************************************
??*/

#ifndef?__ZF_DEBUG_H__
#define?__ZF_DEBUG_H__

#ifdef?__cplusplus
extern?"C"?{
#endif

#include?"stdio.h"
#include?"stdbool.h"

#define?LOG_D?0;?/*?信息等級：正常?*/
#define?LOG_W?1;?/*?信息等級：告警?*/
#define?LOG_E?2;?/*?信息等級：錯(cuò)誤?*/

#define?_ZF_DEBUG?????????????/*?定義調(diào)試功能?*/
#define?ZF_DEBUG_ON?true??????/*?啟用調(diào)試功能?*/

#ifdef?_ZF_DEBUG
????#if?ZF_DEBUG_ON
????????#define?ZF_DEBUG(rank,?x...)?do?????
????????{???????????????????????????????????
????????????char?code[10]?=?"[rank=0]";?????
????????????code[6]?=?'0'?+?(char)rank;?????
????????????if?(code[6]?!=?'0')?????????????
????????????{???????????????????????????????
????????????????printf("%s",?code);?????????
????????????}???????????????????????????????
????????????printf(x);??????????????????????
????????}?while(0)
????#else
????????#define?ZF_DEBUG(rank,?x...)
????#endif?/*?ZF_DEBUG_ON?*/
#endif?/*?_ZF_DEBUG?*/

#ifdef?__cplusplus
}
#endif

#endif?/*?__ZF_DEBUG_H__?*/

/********************************?END?OF?FILE?********************************/

斷言

在開發(fā)過程中，在關(guān)鍵地方進(jìn)行一些斷言，可以方便定位bug。

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_assert.h
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???斷言的頭文件
??*****************************************************************************
??*?@history
??*
??*?1.?Date:2018-06-28
??*????Author:Zorb
??*????Modification:建立文件
??*
??*****************************************************************************
??*/

#ifndef?__ZF_ASSERT_H__
#define?__ZF_ASSERT_H__

#ifdef?__cplusplus
extern?"C"?{
#endif

#include?"stdint.h"

#define?_ZF_ASSERT??????????????/*?定義斷言功能?*/
#define?ZF_ASSERT_ON?true???????/*?啟用斷言功能?*/

#ifdef?_ZF_ASSERT
????#if?ZF_ASSERT_ON
?????????#define?ZF_ASSERT(expression_)?((expression_)??
????????????(void)0?:?ZF_assertHandle((uint8_t?*)__FILE__,?(int)__LINE__));
????#else
?????????#define?ZF_ASSERT(expression_)
????#endif?/*?ZF_ASSERT_ON?*/
#endif?/*?_ZF_ASSERT?*/

/*?斷言產(chǎn)生時(shí)的處理?*/
void?ZF_assertHandle(uint8_t?*pFileName,?int?line);

#ifdef?__cplusplus
}
#endif

#endif?/*?__ZF_ASSERT_H__?*/

/********************************?END?OF?FILE?********************************/

斷言的處理很簡單，就是告訴我們在哪個(gè)文件哪一行出錯(cuò)就可以，實(shí)現(xiàn)如下

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_assert.c
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???斷言的實(shí)現(xiàn)
??*****************************************************************************
??*?@history
??*
??*?1.?Date:2018-06-28
??*????Author:Zorb
??*????Modification:建立文件
??*
??*****************************************************************************
??*/

#include?"zf_assert.h"
#include?"zf_debug.h"

/******************************************************************************
?*?描述??：斷言產(chǎn)生時(shí)的處理
?*?參數(shù)??：(in)-pFileName 文件名
?*?????????(in)-line?行數(shù)
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?ZF_assertHandle(uint8_t?*pFileName,?int?line)
{
????ZF_DEBUG(LOG_E,?"file:%s?line:%d:asserted
",?pFileName,?line);

????while?(1);
}

/********************************?END?OF?FILE?********************************/

調(diào)度時(shí)間

為了減少框架對資源的消耗，所以初步設(shè)定框架的最小時(shí)間周期為1ms，因此我們需要設(shè)置systick的定時(shí)周期為1ms，然后每次進(jìn)入中斷為我們的框架計(jì)數(shù)即可。

/******************************************************************************
?*?描述??：SysTick中斷服務(wù)程序
?*?參數(shù)??：無
?*?返回??：無
******************************************************************************/
void?SysTick_Handler(void)
{
????/*?為zorb?framework提供計(jì)時(shí)?*/
????ZF_timeTick();
}

現(xiàn)在時(shí)間系統(tǒng)提供的功能比較基礎(chǔ)，只有系統(tǒng)滴答計(jì)數(shù)和系統(tǒng)死等待延時(shí)，后面我們開發(fā)定時(shí)器功能和任務(wù)功能的時(shí)候會(huì)重新擴(kuò)展時(shí)間系統(tǒng)。

/**
??*****************************************************************************
??*?@file????zf_time.h
??*?@author??Zorb
??*?@version?V1.0.0
??*?@date????2018-06-28
??*?@brief???系統(tǒng)時(shí)間的頭文件
??*****************************************************************************
??*?@history
??*
??*?1.?Date:2018-06-28
??*????Author:Zorb
??*????Modification:建立文件
??*
??*****************************************************************************
??*/

#ifndef?__ZF_TIME_H__
#define?__ZF_TIME_H__

#ifdef?__cplusplus
extern?"C"?{
#endif

#include?"stdbool.h"
#include?"stdint.h"

/*?系統(tǒng)滴答周期(ms)?*/
#define?ZF_TICK_PERIOD?1

/*?獲取系統(tǒng)滴答數(shù)?*/
#define?ZF_SYSTICK()?ZF_getSystemTick()

/*?獲取系統(tǒng)時(shí)間(ms)?*/
#define?ZF_SYSTIME_MS()?ZF_getSystemTimeMS()

/*?系統(tǒng)延時(shí)(ms)?*/
#define?ZF_DELAY_MS(ms_)?do????????????????????????????
{??????????????????????????????????????????????????????
????if?(ms_?%?ZF_TICK_PERIOD)??????????????????????????
????{??????????????????????????????????????????????????
????????ZF_delayTick((ms_?/?ZF_TICK_PERIOD)?+?1);??????
????}??????????????????????????????????????????????????
????else???????????????????????????????????????????????
????{??????????????????????????????????????????????????
????????ZF_delayTick(ms_?/?ZF_TICK_PERIOD);????????????
????}??????????????????????????????????????????????????
}?while(0)

/*?獲取系統(tǒng)滴答數(shù)?*/
uint32_t?ZF_getSystemTick(void);

/*?獲取系統(tǒng)時(shí)間(ms)?*/
uint32_t?ZF_getSystemTimeMS(void);

/*?系統(tǒng)延時(shí)?*/
void?ZF_delayTick(uint32_t?tick);

/*?系統(tǒng)滴答程序(需掛在硬件的時(shí)間中斷里邊)?*/
void?ZF_timeTick?(void);

#ifdef?__cplusplus
}
#endif

#endif?/*?__ZF_TIME_H__?*/

/********************************?END?OF?FILE?********************************/

最后

本篇實(shí)現(xiàn)的功能比較基礎(chǔ)，但是整個(gè)框架開發(fā)的根基，后面所有擴(kuò)展的功能都需要在此環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)。

搭建良好的調(diào)試輸出環(huán)境，可以幫我們快速定位bug的所在，從而提高開發(fā)效率。

審核編輯：黃飛

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